Introduction - Apprendre en ligne

Python 3 : objectif jeux
Chapitre 0
Introduction
0.1.
Buts et moyens
Comme son nom l'indique, ce livre a pour but d'apprendre le langage Python en programmant
principalement des jeux, qui serviront de prétexte pour découvrir les différentes facettes du langage
Python. La difficulté sera progressive : on commencera par des jeux très simples et sans fioritures,
pour aller vers des jeux de plus en plus « jolis » et sophistiqués. Chaque jeu permettra d'introduire de
nouvelles notions, tout en répétant celles déjà vues auparavant.
0.2.
Programmer ?
La programmation consiste à « expliquer » en détails à un ordinateur ce qu'il doit faire, sachant
qu'il ne comprend évidemment pas une langue humaine, mais seulement ce qu'on appelle un langage
de programmation (par exemple C, Python, Java, etc.). En d'autres termes, il faudra traduire une idée
simple (par exemple « trier des nombres dans l'ordre croissant »), en un vrai raisonnement
parfaitement structuré et détaillé, que l'on appelle un algorithme.
Un langage de programmation a de nombreux points communs avec un langage humain : il a une
syntaxe (l'orthographe des mots) et une grammaire (la façon d'agencer les mots). La différence la
plus importante est qu'un langage informatique ne tolère aucune erreur, alors que l'on peut mal
parler une langue tout en se faisant comprendre quand même.
Pour des raisons
anecdotiques, les
erreurs de
programmation
s'appellent des
« bugs ».
bug est à l'origine
un terme anglais
servant à désigner
de petits insectes
gênants, tels les
punaises. Il est
arrivé à plusieurs
reprises que des
cadavres de ces
insectes provoquent
des court-circuits et
donc des pannes
incompréhensibles.
0.2.1.
Types d'erreurs
La programmation est une tâche complexe, et on y commet de nombreuses erreurs.
Erreurs de syntaxe
Un programme ne peut être exécuter que si sa syntaxe est parfaitement correcte. Dans le cas
contraire, le processus s'arrête (on parle communément de « plantage ») et vous obtenez un message
d'erreur. Le terme syntaxe se réfère aux règles que les auteurs du langage ont établies pour la
structure du programme. Tous les détails ont de l'importance : le respect des majuscules et des
minuscules, l'orthographe, la ponctuation, ...
Erreurs sémantiques
Le second type d'erreur est l'erreur sémantique ou erreur de logique. S'il existe une erreur de ce
type dans un de vos programmes, il n'y aura aucun message d'erreur, mais le résultat ne sera pas celui
que vous attendiez.
Erreurs à l'exécution
Le troisième type d'erreur est l'erreur en cours d'exécution (Run-time error), qui apparaît
seulement lorsque votre programme fonctionne déjà, mais que des circonstances particulières se
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Introduction
présentent (par exemple, votre programme essaie de lire un fichier qui n'existe plus).
Recherche des erreurs et expérimentation
Débuguer efficacement un programme demande beaucoup de perspicacité et ce travail ressemble
à une enquête policière. Vous examinez les résultats, et vous devez émettre des hypothèses pour
reconstituer les processus et les événements qui ont logiquement entraîné ces résultats.
0.2.2.
Les 5 règles d'or pour bien programmer
Programmer ne suffit pas. Il faut bien programmer, de sorte que quelqu'un qui voudra réutiliser
votre programme puisse le faire facilement. En un mot, le programme doit être compréhensible. La
première chose consistera à décomposer un problème compliqué en plusieurs sous-problèmes
simples, donc à découper le programme en plusieurs sous-programmes. Voici les règles d'or à
respecter :
Règle numéro 1.
Ne pas écrire de longs sous-programmes (pas plus de 10-15 lignes de code).
Règle numéro 2.
Chaque sous-programme doit avoir un objectif clair.
Règle numéro 3.
Ne jamais utiliser les fonctionnalités du langage dont on n'est pas sûr du résultat ou du rôle.
Règle numéro 4.
Éviter à tout prix le copier/coller, source d'innombrables erreurs.
Règle numéro 5,
Écrire des commentaires pour expliquer les parties les plus subtiles du programme.
0.3.
Guido von Rossum
Didier Müller
Python
Python est un langage portable, extensible, gratuit, qui permet (sans l'imposer) une approche
modulaire et orientée objet de la programmation. Python est développé depuis 1989 par Guido van
Rossum et de nombreux contributeurs bénévoles.
Il est apprécié par les pédagogues qui y trouvent un langage où la syntaxe permet une initiation
aisée aux concepts de base de la programmation.
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Python 3 : objectif jeux
Extrait de
http://www.linuxcenter.org/articles/9
812/python.html
0.3.1.
Principales caractéristiques du langage
Détaillons quelques caractéristiques de Python :
• Python est portable : il fonctionne non seulement sur Linux, mais aussi sur MacOS, et les
différentes variantes de Windows.
• Python est gratuit, mais on peut l'utiliser sans restriction dans des projets commerciaux.
• Python convient aussi bien à des scripts d'une dizaine de lignes qu'à des projets complexes
de plusieurs dizaines de milliers de lignes.
• La syntaxe de Python est très simple et, combinée à des types de données évolués (listes,
dictionnaires,...), conduit à des programmes à la fois très compacts et très lisibles. À
fonctionnalités égales, un programme Python (abondamment commenté et présenté selon
les canons standards) est souvent de 3 à 5 fois plus court qu'un programme C ou C++ (ou
même Java) équivalent, ce qui représente en général un temps de développement de 5 à 10
fois plus court et une facilité de maintenance largement accrue.
• Python est orienté objet. Il supporte l'héritage multiple et la surcharge des opérateurs.
• Python est un langage qui continue à évoluer, soutenu par une communauté d'utilisateurs
enthousiastes et responsables, dont la plupart sont des supporters du logiciel libre. Nous
utiliserons dans ce cours la version 3. Il est à noter qu'un programme écrit en Python 2 n'est
pas compatible avec la version 3, et nécessitera quelques modifications.
0.3.2.
Un guide
d'installation est
disponible sur le
site compagnon
(voir § 0.4).
Chapitre 0
Installation de Python 3
Allez sur le site officiel de Python : www.python.org/download/
1. Choisissez la dernière version (non bêta) adaptée à votre système d'exploitation. Pour
Windows, choisissez la version pour processeur x86.
2. Dans le programme d'installation, le plus simple est de cliquer chaque fois sur Next jusqu'au
bouton Finish.
3. Python est maintenant installé. Vous le trouverez dans votre liste de programmes. Pour le
démarrer, choisissez dans le répertoire Python le programme IDLE (Python GUI). La
fenêtre suivante devrait alors apparaître :
La version (ici
3.1.2) peut varier.
Didier Müller
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Introduction
0.4.
Site web compagnon
Vous trouverez sur le site associé à ce cours les programmes des jeux, afin d'éviter de perdre du
temps à les recopier et afin de pouvoir les tester facilement. Vous trouverez aussi les corrigés des
exercices et les ressources à utiliser.
L'adresse est www.nymphomath.ch/pj/
0.5.
Contenu du cours
Dans ce cours, les jeux et autres amusements auront une place prépondérante, même si, de temps
à autre, surtout dans les premiers chapitres, on trouvera des exercices concernant d'autres sujets.
Première partie : bases de Python
Au chapitre 1, nous aborderons un élément essentiel des jeux : le hasard. Nous aborderons du
même coup en douceur quelques concepts importants de la programmation : l'affichage, les
opérateurs, les boucles et les conditions.
Au chapitre 2, le jeu Devine mon nombre permettra de voir deux concepts fondamentaux de la
programmation : les conditions et les boucles. Il sera aussi question de variables. On calculera plus
loin les probabilités de perdre des armées lors de combats au Risk.
Au chapitre 3, on jouera à Pierre, papier, ciseaux contre l'ordinateur, ce qui nous permettra
d'introduire les procédures et les fonctions.
On retrouvera ce jeu au chapitre 4, mais cette fois dans une version graphique. On calculera aussi
des probabilités avec Let's make a deal !
Au chapitre 5, nous découvrirons le jeu de Juniper Green, où nous devrons utiliser des listes.
Nous analyserons aussi le célèbre jeu pour enfants Le verger.
Au chapitre 6, nous aborderons un des piliers de la théorie des jeux : le dilemme du prisonnier,
qui nous permettra de découvrir les dictionnaires et les fonctions lambda.
Au chapitre 7, nous utiliserons plusieurs jeux de lettres : le pendu, le mot le plus long, le
Scrabble et Motus, ce qui nous amènera tout naturellement à étudier les fichiers et les chaînes de
caractères.
Deuxième partie : graphisme
Nous programmerons une version graphique du pendu au chapitre 8.
Le chapitre 9 est un peu spécial, puisqu'il faudra écrire un programme qui nous permettra de
jouer au Memory contre l'ordinateur et qu'il pourra déboucher sur un travail de groupe.
Dans le chapitre 10, nous utiliserons le Blackjack pour introduire l'importante notion de
programmation orientée objet.
Le chapitre 11, exceptionnellement, ne concernera pas directement les jeux, mais sera quand
même amusant : il sera en effet question de dessins et nous verrons comment utiliser des visages
stylisés pour représenter des données statistiques.
Qui dit jeux dit souvent damiers. Au chapitre 12, nous approfondirons le chapitre précédent en
dessinant différents damiers (qui nous permettront de programmer le jeu Le loup et les moutons et
la course de la dame) et nous nous prendrons un moment pour le peintre Vasarely.
Le chapitre 13 traitera d'un classique de la programmation pour débutants : les automates
cellulaires, et en particulier le célèbre jeu de la vie de Conway. Nous programmerons aussi le cassetête Gasp.
Au chapitre 14, nous aborderons la récursivité avec le célèbre jeu du démineur. Nous verrons
aussi comment sortir d'un labyrinthe.
Le chapitre 15 sera la cerise sur le gâteau. En effet, nous allons programmer un jeu d'échecs. En
fait, pas tout à fait. Nous allons faire ce qui se fait très souvent en informatique : partir d'un
programme (relativement simple) disponible sur le web, puis l'améliorer. Cela demandera
évidemment de le comprendre avant de le retoucher... Nous créerons dans un premier temps une
interface graphique, puis, dans un deuxième temps, nous essaierons de le rendre plus fort.
Enfin, au chapitre 16, nous verrons comment bouger des images lors d'une course d'escargots, et
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Python 3 : objectif jeux
Chapitre 0
d'un Space Invaders simplifié. Nous retrouverons aussi avec nostalgie le premier jeu vidéo à avoir
connu un succès populaire : Pong. Finalement, nous verrons comment simuler une planche de
Galton.
0.6.
Remarques sur les exercices
Ce livre est destiné à l'enseignement dans des classes. L'une des difficultés de l'enseignement de
l'informatique est que chaque élève a son propre rythme, et que les niveaux des élèves lors des
premières leçons peuvent être très différents. Cela signifie qu'après quelques leçons déjà, certains
élèves peuvent avoir plusieurs chapitres d'avance sur les plus lents. Pour y remédier, il faut avoir
quelques exercices supplémentaires pour occuper les plus rapides.
En face de chaque exercice, vous trouverez une de ces trois icônes :
indique un exercice que tous les élèves devront faire.
indique un exercice que tous les élèves devront faire, mais qui est un peu plus
difficile. S'ils y passent trop de temps, ils auront avantage à essayer de
comprendre le corrigé.
indique un exercice que les élèves pourront faire s'ils le souhaitent, en attendant
les élèves les plus lents.
De plus, des dizaines d'exercices plus courts sont disponibles dans le Défi
Turing, qui propose des problèmes de maths où l'informatique sera souvent
nécessaire.
L'adresse est www.nymphomath.ch/turing/
Presque toutes les bases théoriques pour faire ces exercices seront acquises à la
fin du chapitre 7.
0.7.
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Ce que vous avez appris dans l'introduction
Ce qu'est la programmation et quels sont les types d'erreurs que vous rencontrerez.
Les 5 règles d'or pour bien programmer.
Les principales caractéristique de Python 3 et comment l'installer.
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